孕育形核处理对金锡共晶合金铸态凝固组织的影响

研究了添加微量Au或Sn作为孕育形核剂进行孕育形核处理对金锡共晶合金Au20Sn铸态凝固组织的影响。结果表明:添加微量Au或Sn进行孕育形核处理均将显著改善金锡共晶合金铸态凝固组织,特别是改变了初生相的结构、形貌和尺寸。初生相的结构由传统凝固组织中的’-Au5Sn相改变为-AuSn相,初生相的形貌和尺寸由粗大且分布不均的树枝状改变为细小且分布较为均匀的棒状或卵状,而且添加微量Sn比添加微量Au孕育形核处理后得到的凝固组织中初生相更趋均匀;同时,孕育形核处理也细化了共晶层片组织,共晶团的平均尺寸明显减小。     

利用热分析技术评估碳质孕育Mg-3%Al合金熔体的凝固特性（英文）

将Mg-3%Al合金熔体进行碳质孕育处理并保温不同时间,评估保温时间对孕育细化效果的影响。利用计算机辅助热分析技术对经碳质孕育并保温不同时间合金熔体的凝固特性进行分析。结果表明:碳质孕育能显著细化Mg-3%Al合金。当保温时间延长至60 min时孕育衰退不明显。碳质孕育能明显改变合金熔体的冷却曲线,孕育处理后初始形核温度和最低形核温度升高,再辉过冷度和再辉时间几乎降低至0。碳质孕育的晶粒细化效果能通过冷却曲线形状和凝固特征参数进行评估,包括初始形核温度、最低形核温度、再辉过冷度和再辉时间。     

热爆法合成Al-Ti和Al-TiC晶粒细化剂及其晶粒细化效果

采用铝熔体热爆法直接合成了Al-Ti和Al-TiC两种晶粒细化剂,研究了这两种细化剂的相组成及对工业纯铝的晶粒细化效果.结果表明,合成的Al-Ti细化剂只含有第二相TiAl3相,Al-TiC细化剂只含有第二相TiC相,无其它杂相生成.TiC和TiAl3单独作为α-Al的形核相时,二者形核能力均较差,但TiC的形核、抗细化衰退能力优于TiAl3.当TiC和TiAl3共同作为α-Al的形核相时,其表现出较强的形核能力和抗晶粒细化衰退能力.这表明Al-Ti-C晶粒细化剂良好的细化效果离不开TiC和TiAl3的共同作用,适当的TiC和TiAl3组合是晶粒细化剂优良细化能力的保证.     

风电球铁材料球墨形成的原理及工艺

阐述了风电球墨铸铁球墨形核、生长原理与孕育、球化处理的关系。石墨的形核分为均匀形核和异质形核,形核物质与石墨的失配度要小于12%是孕育处理和孕育剂选用的理论基础,孕育处理可以有效增加石墨核心数,孕育以邻近浇注为原则,且采用多次孕育法。球墨的生长必须有强烈的过冷以满足球墨缺陷生长的条件,介绍了提高铁液过冷度的主要方法——球化处理法,介绍了球化剂的选择和使用方法。     

自孕育流变铸造对ZL101合金组织的影响

采用新型自孕育流变铸造法,研究了自孕育流变铸造法及熔体处理温度对ZL101合金组织的影响。结果表明,自孕育流变铸造能有效细化组织,晶粒尺寸主要分布在25～49μm范围内,平均等效圆直径为37μm。熔体处理温度为710℃时孕育剂加入量为5%,导流器倾斜角为45°时达到最好细化效果。经分析认为,孕育剂的加入促进了初生α-Al相的形核,而导流器的剪切和激冷作用促使树枝晶破碎形成新的形核质点,两方面的作用使金属凝固时存在大量的晶核,从而细化了组织。     

Sr对碳质孕育Mg-3%Al合金熔体中Fe致晶核毒化与衰退的抑制作用

利用碳和Sr对Mg-3%Al(质量分数)合金进行复合孕育处理,引入杂质Fe并调整孕育保温时间,研究杂质Fe对孕育细化效果和晶核结构特性的影响。结果表明:碳和Sr复合孕育可有效细化Mg-3%Al合金,杂质Fe添加及添加顺序对孕育效果影响较小,长时间保温后晶粒尺寸略有增大。延长保温时间至80 min,晶粒尺寸最大从560μm一直稳定在100~130μm之间,其细化率保持稳定,变化幅度不大。Sr存在可有效抑制Fe对碳质孕育细化效果的粗化和加速孕育衰退的不利影响。晶核结构观测表明孕育合金中主要存在Al4C3颗粒和Al-Fe相表面包覆Al4C3相的双相颗粒,两者均可以作为α-Mg晶粒的有效形核核心。Sr易于朝颗粒表面偏聚和富集,从而降低颗粒表面能和相间的界面能,促进双相结构颗粒的生成,并可抑制晶核组分和结构变化,提高晶核结构稳定性,从而有效抑制晶核毒化和孕育衰退。     

铸铁用孕育剂成分的选择

纵观各国的孕育剂,虽然名目繁多,但就其功能而论,不外有孕育形核,增强基体,脱氧除气,脱硫,石墨变态等作用。有时为了生产工艺上的需要,尚需易于熔吸、发热与抗衰退等能力。本文试图以上述功能为准绳,讨论并介绍铸铁孕育剂成分的选择问题。     

自孕育剂在ZA94镁合金凝固过程中的晶粒细化作用

采用自孕育法制备ZA94镁合金半固态坯料,研究了自孕育剂加入量对ZA94合金半固态坯料组织的影响,分析了其晶粒的细化机理。结果表明,当孕育剂的加入量在3%~5%时,其晶粒平均尺寸较小,为40.2~45.0μm。孕育剂的加入增加了熔体中的形核质点,起到促进非均质形核的作用。孕育剂加入量直接影响其自身的熔化状况,进而影响熔体内部的温度起伏和能量起伏。     

Al-7Si-Mg合金凝固过程形核模型建立及枝晶生长过程数值模拟

针对铝合金砂型铸造较低冷速特点,通过实测和分析不同凝固条件下的冷却曲线,建立了适用于铝合金形核密度随最大形核过冷度呈指数性变化的形核函数.通过与Pandat软件热力学、动力学、平衡相图数据库相耦合,并利用空间坐标变化等算法,建立了适用于三元铝合金二维、三维枝晶生长的CA模型.在该模型中,同时考虑了溶质扩散、成分过冷、曲率过冷、晶体择优取向以及不同组元之间相互作用等重要因素的影响.利用建立的形核和生长模型,模拟了Al-7Si-0.36Mg合金在不同凝固条件下的二维枝晶演化及形貌特征,描述了溶质组元的分布特征以及定量地预测了二次枝晶臂间距的变化,并与实验结果进行了对比.三维枝晶的模拟结果有效反映了枝晶空间结构复杂性和多样性,并与实验结果吻合良好.     

Mg-3Al合金中Mn对碳化铝异质形核的影响机制

采用光学显微镜、扫描电镜、EDS能谱和差热分析研究了Mg-3Al合金中AlMn中间相的形貌特征,以及Mn含量对碳质变质剂异质形核作用的影响机制。结果表明:加碳变质处理产生的碳化铝可成为a-Mg的有效形核核心;当合金中的Mn含量小于0.32%(质量分数)时,加碳变质处理能使a-Mg晶粒明显细化,最小平均晶粒尺寸达到66μm,此时形成大量细小的球状和杆状Al Mn中间相,有助于晶粒细化;但当Mn含量增加到0.56%时,形成更多粗大的十字花瓣状AlMn中间相。过量的溶质Mn易与A1_4C_3粒子结合形成不利于形核的Al-Mn-C-O复杂化合物,并导致a-Mg晶粒粗化。     

溶质浓度分布对焊接熔池凝固结晶的影响

本文创建了瞬时定态新方法。首次测出焊接熔池固-液界面前沿Si 溶质浓度分布呈指数形式衰减。展现出焊缝金属晶体萌生、长大不同时刻的凝固瞬时Si 溶质浓度分布。找到以固-液界面为界固相中Si 溶质堆积层厚度与液相中Si 溶质扩散层厚度之间的关系。提出界面组成过冷度是晶体变速生长的动力,表明在焊接过热条件下不存在均质形核假说。     

TA15钛合金焊接热影响区组织演变的数值模拟

基于相变热力学和动力学经典理论,构建了TA15焊接热影响区β-α相变组织演变元胞自动机模型,并将其应用于不同焊接热影响区位置不同冷却速度的TA15组织演变模拟.该模型考虑了冷却速度对相变过冷度和固溶体溶解度、相变形核率以及相界面迁移率的影响,充分体现了焊接快速冷却过程的相变组织演变规律,计算结果表明,在临界冷却速度范围内,冷却速度越快,扩散型相变组织产物越细小,新相长大速度越快,但最终相变分数降低.综合考虑工艺、组织与力学性能的关系,通过模拟获得最佳焊接工艺应为中等热输入.     

焊接熔池快速凝固过程的微观组织演化数值模拟

基于晶粒形成原理和枝晶生长动力学特点,建立了焊接熔池凝固过程中的形核、枝晶生长、溶质再分配及扩散的二维数学物理模型,对焊接熔池快速凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变以及不同的冷却速度对这一转变过程的影响进行了模拟.结果表明,焊接熔池在快速冷却凝固过程中,溶质再分配与扩散明显;柱状晶向等轴晶转变时,熔池中心等轴晶凝固排出的溶质使柱状晶尖端浓度急剧升高,抑制了柱状晶的生长;冷却速度越大,柱状晶越容易向等轴晶转变,且转变所需时间越短.     

铜模内径对亚快速凝固K424合金析出相的影响

采用阶梯铜模喷铸制备了不同内径的亚快速凝固K424合金,采用时效处理研究了原始非平衡组织状态对快冷合金γ'析出相析出的影响.结果表明:铜模内径的降低可以减弱合金凝固过程中的溶质偏析程度,缩短相变时间,抑制共晶相及析出相形成,有利于获得高固溶组织.经700℃时效30 min处理后,φ2合金由于形核驱动力高,临界形核半径小...     

焊接熔池凝固过程组织演变模拟

以枝晶生长动力学和晶粒生长能量最小原理为基础,建立了宏观传热与微观传质、形核、生长相耦合的焊接熔池CAMC晶粒生长二维数学模型.模型以CA方法模拟晶粒生长主干,MC在内部辅助晶粒生长以体现枝晶分枝机制,同时考虑非均匀形核对熔池结晶的影响因素,模拟了焊接熔池组织形成过程.结果表明,CAMC模型能够定量地描述熔池晶粒数目、尺寸和形貌演变,可以较准确地反映焊接熔池微观组织结构和熔池凝固过程中晶粒择优生长、柱状晶向等轴晶转换等物理机制.     

单相合金凝固过程微观组织的三维数值模拟

基于晶粒形核和生长物理过程及热质基本传输过程，建立了单相合金凝固过程微观组织和微观偏析形成及枝晶形貌演化的三维数学模型，模型中考虑了成分过冷．曲率过冷和各向异性等重要因素．数值模拟结果表明，所建数学模型能够合理反映质点形核、晶粒生长和柱状→等轴晶转变物理过程，温度场．溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理自由枝晶生长过程的模拟结果表明，各向异性强度对枝晶生长和最终组织形貌具有重要影响：强各向异性趋于得到分支发达的树型结构，内部组织为取向平行排列规则的二次枝晶臂簇；而弱各向异性趋于得到表面凹凸不平的近似正八面体结构．模拟结果还证实枝晶内部存在小的孤立熔池，这有助于揭示微观组织中出现点偏析和微观缩松的根本原因．     

A356合金细化处理效果的孕育和衰退

通过考察A356合金在静置过程中细化效果的变化，研究了亚共晶铝硅合金细化处理的孕育期和衰退期。细化处理的孕育期的形成是由于细化初期的溶质过冷度小造成的，随着溶质Ti含量的增加，溶质过冷度增大，从而激活更多的形核质点，限制枝晶生长；长时间静置后，尽管细化元素Ti含量基本不变，但是成分偏析倾向加剧，形核质点粗化并沉淀，有效核心减少，出现细化效果衰退；采用预细化合金锭可以缩短甚至消除细化处理的孕育期。     

Modeling of solidification grain structure for Ti-45% Al alloy ingot by cellular automaton

A cellular automaton model for simulating grain structure formation during solidification processes of Ti45% Al(mole fraction) alloy ingot was developed, based on finite differential method for macroscopic modeling of heat transfer and a cellular automaton technique for microscopic modeling of nucleation, growth, solute redistribution and solute diffusion. The relation between the growth velocity of a dendrite tip and the local undercooling,which consists of constitutional, thermal, curvature and attachment kinetics undercooling is calculated according to the Kurz-Giovanola-Trivedi model. The effect of solidification contraction is taken into consideration. The influence of process variables upon the resultant grain structures was investigated. Special moving allocation technique was designed to minimize the computation time and memory size associated with a large number of cells. The predicted grain structures are in good agreement with the experimental results.     

球墨铸铁凝固过程微观组织模拟

根据热力学和凝固原理等，建立了凝固过程中热传递、溶质传递和石墨球、奥氏体形核、生长的数学物理模型，以能量最小原理为基础，考虑体积自由能和界面能的定量影响，对奥氏体晶粒的形核和生长进行了摸拟。根据所建立的模型。采用了Microsoft Visualc 6．0开发平台开发了相应的三维模似计算程序和二维动态显示程序。     

元胞自动机法模拟铝合金三维枝晶生长

以元胞自动机模型为基础,基于晶粒形核和生长的物理过程及热质传输过程,建立了铝合金凝固过程微观组织形成及枝晶形貌演化的三维元胞自动机模型.与传统的元胞自动机不同,该模型不仅考虑了温度场扩散而且考虑了固液相中的溶质扩散、曲率过冷等重要因素.枝晶尖端生长速度与局部过冷度的关系采用KGT(Kurz-Giovanola-Trivedi)模型,温度场和浓度场计算采用有限差分法.使用该模型模拟了单晶生长和多晶生长.模拟结果表明,所建立的模型能够合理反映质点形核、单晶粒生长和多晶粒生长,微观组织形貌的模拟计算结果合理.